Krótka historia budowy szkoły o pasywnej charakterystyce energetycznej mgr inż Marek Janikowski

Transkrypt

1

2 Krótka historia budowy szkoły o pasywnej charakterystyce energetycznej mgr inż Marek Janikowski materiały do prezentacji udostępnił mgr inż. Jerzy Żurawski Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska

3 O czym będzie prezentacja? Na początek trochę o sytuacji globalnej, obowiązującym prawie, o tym co chcieliśmy osiągnąć i dlaczego?, nasze założenia techniczne, oczekiwany efekt ekonomiczny historia budowy szkoły, rozwiązania techniczne i technologiczne.

4 Sytuacja energetyczna na świecie, i co dalej? Liczba ludności obecni to 7 mld, każdy człowiek potrzebuje 10 baryłek ropy rocznie energii Rok 2050 Liczba ludności prawdopodobnie wynosić będzie około 9 mld a zapotrzebowanie na energię będzie dwa razy większe niż obecnie. Żeby sprostać tym potrzebom, przy obecnej technologii trzeba budować co dziennie jeden reaktor o mocy 1000 MW do 2050 Skąd wziąć tyle prądu? Atom, Zimna fuzja, zielona energia? Obecne zapotrzebowanie świata to ok 15 terawatów Biomasa może dostarczyć 5-7 TW Hydroelektryczna 1 TW Wiatr 2 TW cała ziemia zastawiona wiatrakami Słońce terawatów dziennie

5 Zmiany w obowiązującym prawie Budynki w Unii odpowiadają za 40 % zużycia energii Dyrektywa unijna nr 31/2010 nakazuje aby: a) do dnia 31 grudnia 2020 r. wszystkie nowe budynki były budynkami o niemal zerowym zużyciu energii; oraz b) po dniu 31 grudnia 2018 r. nowe budynki zajmowane przez władze publiczne oraz będące ich własnością były budynkami o niemal zerowym zużyciu energii.

6 Dlaczego zbudowaliśmy szkołę pasywną Budzowie i skąd pomysł? Gmina Stoszowice to innowacyjna gmina Oszczędzamy pieniądze naszych podatników Myślimy globalnie działamy lokalnie - robimy mały krok by ocalić nasz świat Nowa szkoła to także zmiany w edukacji dzieci. Podróże kształcą, i ten pomysł zrodził się podczas wizyty studyjnej w Saksonii, oraz przy dużym wsparciu Pana Jerzego Timma

7 Podstawowe dane techniczne SZKOŁA W BUDZOWIE NOWY BUDYNEK TRADYCYJNY Ściany zewnętrzne: Ściany zewnętrzne: U =< 0,092 W/m 2 K U =< 0,34 W/m 2 K Podłoga na gruncie: Podłoga na gruncie: U =< 0,14 W/m 2 K U =< 0,60 W/m 2 K Dach: Dach: U =< 0,052 W/m 2 K U =< 0,30 W/m 2 K Stolarka: Stolarka: U =< 0,79 W/m 2 K U =< 1,42 W/m 2 K

8 Jakie są koszty budowy w Polsce i czy to się opłaca? Nasza szkoła 3,4 mln 25 % więcej Eksploatacja 10 tyś zł Budynek tradycyjny 2,7 mln 50 tyś zwrot po 20 latach Ogrzewanie 1200 zł Ogrzewanie olej/gaz zł

9 Jak trudno jest sprostad wymaganiom energooszczędności

10

11

12

13

14

15 Budynki o radykalnie niskim zapotrzebowaniu na energię to budynki o pasywnej charakterystyce energetycznej

16 Co to jest budynek pasywny?

17 Co to jest budynek pasywny? Istotą budownictwa pasywnego jest maksymalizacja zysków energetycznych i ograniczenie strat ciepła, zatem dom pasywny wyróżnia bardzo niskie zapotrzebowanie na energię użytkową do ogrzewania poniżej 15 kwh/(m²rok) co odpowiada spaleniu 1,5 l oleju opałowego, bądź 1,7 m³ gazu ziemnego, czy też 2,3 kg węgla. a całkowite zużycie energii pierwotnej EP = 120 kwh/(m²rok).

18 Co to jest budynek pasywny? Aby to osiągnąd wszystkie przegrody zewnętrzne posiadają niski współczynnik przenikania ciepła. Ponadto zewnętrzna powłoka budynku jest nieprzepuszczalna dla powietrza. Podobnie stolarka okienna wykazuje mniejsze straty cieplne niż rozwiązania stosowane standardowo. Z kolei system nawiewno-wywiewnej wentylacji zmniejsza o 75-90% straty ciepła związane z wentylacją budynku przez wykorzystanie rekuperatora, w którym zostaje podgrzane ciepłem pochodzącym z powietrza wywiewanego z budynku. Charakterystyczny dla standardu budownictwa pasywnego jest fakt, że w przeważającej części zapotrzebowanie na ciepło zostaje zaspokojone dzięki zyskom cieplnym z promieniowania słonecznego oraz ciepłu oddawanemu przez urządzenia i przebywających w budynku ludzi. Jedynie w okresach szczególnie niskich temperatur stosuje się dogrzewanie powietrza nawiewanego do pomieszczeo.

19 Pierwsze polskie budynki o pasywnej charakterystyce energetycznej Siedziba DAEŚ 2005 Kąty Wrocławskie 2008 rok

20 Pomysłodawcy projektu: Wójt Marek Janikowski oraz Krzysztof Niebora

21 Etapy: Uchwała Rady Gminy Ogłoszenie przetargu Wynik przetargu Złożenie wniosku o pozwolenie na budowę Uzyskanie pozwolenia na budowę Wkopanie kamienia węgielnego Rozpoczęcie budowy Zakooczenie budowy Pozwolenie na użytkowanie

22 Pierwszy krok to opracowanie Koncepcji architektonicznych

23 Koncepcja I opracowana przez czeskiego architekta

24 Koncepcja II opracowana przez niemieckich ekspertów

25 Przygotowanie przetargu Określenie wymagao przetargowych określonych w programie funkcjonalno-użytkowym (PFU).

26 Program Funkcjonalno-Użytkowy Szkoła powinna charakteryzowad się powierzchnią ok 800 m2 zapewniającą możliwośd prowadzenie zajęd dla uczniów klas 1-4 dla 150 uczniów realizujących cele edukacyjne w pięciu klasach. Przegrody zewnętrzne muszą spełniad wymagania dotyczące zachowania współczynnika przenikania ciepła na następującym poziomie: - Ściany zewnętrzne U = 0,10 W/m2*K, - podłoga na gruncie U 0,10 W/m2*K, - dach U = 0,10 W/m2*K, - stolarka okienna: - szklenie U 0,60 W/m2*K, - ramy U 0,80 W/m2*K, -drzwi zewnętrzne ( wejściowe- wytrzymałe ) U 0,80 W/m2*K, - zastosowane w budynku rozwiązania detali konstrukcyjnych powinny byd wolne od mostków cieplnych Ψe 0,01 W/m*K, - Szczelnośd budynku przy n50 < 0,6

27 Energia użytkowa EU Zapotrzebowanie na energie użytkową określa roczna ilośd energii dla ogrzewania (ewentualnie chłodzenia), wentylacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Jest ona obliczana dla standardowych warunków klimatycznych i standardowych warunków użytkowania i jest miarą efektywności energetycznej budynku. Jest to energia jaką potrzebuje budynek uwzględniająca wszystkie straty ciepła przez przegrody i wentylację oraz zyski ciepła. Duża wartośd EU oznacza, że budynek jest energochłonny

28 Dolnośląska Agencja Energii i Energia użytkowa EU

29 Program Funkcjonalno-Użytkowy Istotne parametry: Dla budynków o pasywnej charakterystyce energetycznej najważniejsze jest spełnienie warunków ogólnych tj. : wskaźnik zapotrzebowania na energię użytkową do ogrzewania: EU 15 kwh/m2rok, wskaźnik zapotrzebowania na energię pierwotną do ogrzewania, przygotowania ciepłej wody użytkowej, klimatyzacji, pracy urządzeo pomocniczych, oświetlenia, sprzętów AGD i RTV oraz innych elementów wyposażenia budynku zużywających energię EP 120 kwh/m2rok. Inne wymagania dotyczące parametrów izolacyjnych przegród U, gg szczelności powinny byd traktowane jako wartości graniczne pomocnicze.

30 Energia nieodnawialna pierwotna - EP Zapotrzebowanie na nieodnawialna energie pierwotna określa efektywnośd całkowita budynku. Uwzględnia ona obok energii koocowej, dodatkowe nakłady nieodnawialnej energii pierwotnej na dostarczenie do granicy budynku każdego wykorzystanego nośnika energii (np. oleju opałowego, gazu, energii elektrycznej, energii odnawialnych itp.). Uzyskane małe wartości wskazują na nieznaczne zapotrzebowanie i tym samym wysoka efektywnośd i użytkowanie energii chroniące zasoby i środowisko. Duża wartośd Kliknij, EP oznacza, aby edytowad że: styl wzorca podtytułu -albo budynek jest energochłonny -albo instalacja charakteryzuje się niezadowalającą sprawnością -albo oświetlenie jest energochłonne -albo wykorzystywane jest źródło nieodnawialne energii np. energia elektryczna przygotowywana z paliw kopalnych - z reguły występuje kilka wyżej wymienionych przyczyn naraz

31 Energia użytkowa EU Energia koocowa EK = EU/η Dolnośląska Agencja Energii i Energia pierwotna EP = EK*w

32 Szkoła o pasywnej charakterystyce w Budzowie

33 Realizacja budowy Przetarg wygrała firma Budostal-2 z Krakowa reprezentowana przez: dyrektora Andrzeja Terlowskiego oraz kierownika Rafała Reniflesza Projekt wykonało biuro projektowe Boocza-Studio z zespołem projektowym Weryfikacja dokumentacji Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska (DAEŚ) oraz nadzór nad realizacją inwestycji: Inżynier kontraktu Jerzy Żurawski - DAEŚ Zespół nadzoru inwestorskiego: Stefan Nawratkiewicz instalacje wod.-kan. Marek Joachimiuk instalacje elektryczne Bogdan Niemczuk konstrukcje budowlane

34 Wykonawcy i podwykonawcy Kierownik budowy Rafał Reinflesz Adam Filar Dyrektor oddziały Opole Andrzej Trefowski Tadeusz Leszko Adam Kocioł Jerzy Pawłowski

35 Zespół nadzoru budowlanego Marek Joachimiuk Inspektor nadzoru - elektryk Bogdan Niemczuk Inspektor nadzory konstrukcje Stefan Nawrotkiewicz Inspektor nadzoru Instalacje ciepłownicze

36 Realizacja Zadania Etap I projekt

37 Elewacje Elewacja wschodnia Elewacja południowa Elewacja zachodnia Elewacja północna

38 PARTER PIĘTRO

39 Przegrody budowlane rozwiązania projektowe

40 Projektowana charakterystyka energetyczna szkoły w Budzowie Energia użytkowa EU = 14,72 kwh/m2rok 15 kwh/m2rok Energia pierwotna EP = 103 kwh/m2rok 120 kwh/m2rok

41 W zakresie zużycia energii celem projektu jest uzyskanie certyfikatu potwierdzającego pasywny charakterkiem energetyczny szkoły

42 Historia budowy

43 Początek budowy prace ziemne

44

45

46

47

48

49

50

51

52 Nowoczesne materiały, Detale i innowacyjne rozwiązania inżynierskie

53 Stolarka budowlana

54 Darmową energię CLIMATOP LUX wychwytuje darmową energię cieplną pochodząco ze światła słonecznego, co pomaga ogrzad budynek. Izolację termiczną doskonałe parametry termiczne zatrzymujące ciepło wewnątrz pomieszczenia oznaczają niższe zużycie energii potrzebnej do ogrzewania Wysoką przejrzystośd szyby CLIMATOP LUX maksymalizują ilośd przepuszczanego światła do wnętrza pomieszczenia bez efektów mgły i przyciemnienia charakterystycznych dla standardowych szyb dwukomorowych, pozwalając na ograniczenie zużycia energii elektrycznej potrzebnej do oświetlenia Eliminację kondensacji szyby CLIMATOP LUX z ciepłymi ramkami Swisspacer pomagają praktycznie całkowicie wyeliminowad kondensację pary wodnej na krawędziach szyb oraz likwidują zimne miejsca w okolicach okien

55 Certyfikat energetyczny - Okno tradycyjne Certyfikat energetyczny - okna o pasywnej charakterystyce zastosowane w projekcie

56 Dodatkowe rozwiązania minimalizującą wpływ osłabienia termicznego na ściany z oknem

57 Specjalne mocowanie

58

59 Test szczelności budynku Nowe budynki z wentylację naturalną n50 < 3 Nowe budynki z wentylację mechaniczną n50 < 1,5 Pasywne budynki z wentylację mechaniczną n50 < 0,6 Szkoła pasywna w Budzowie n50 < 0,16

60

61 Szczelnośd budynku a energochłonnośd budynku Im większa szczelnośd tym mniejsze zużycie energii Projektant zaprojektował (zażądał) szczelnośd przy 50 Pa n50 0,2 wykonano 0,16 wym/h Jednak nie zaprojektowano szczegółowych rozwiązao konstrukcyjnych: Brak detali przejśd instalacji przez ściany, niektóre detale nie były do wykonania Brak wymagao w zakresie szczelności stolarki i ślusarki otworowej stawiał pod znakiem zapytania pierwszą próbę szczelności i tak się stało.

62

63

64

65

66

67 Minimalizacja wpływu mostków ciepła Okna Łamacze światła Ściany fundamentowe Podłoga na gruncie

68 Dodatkowe rozwiązania minimalizującą wpływ osłabienia termicznego na ściany z oknem

69

70

71 Specjalne pustaki fundamentowe

72 Ściany fundamentowe

73 ISOMUR Plus Mostek cieplny w części cokołowej muru Rozwiązanie z zastosowaniem pustaka izolacyjnego Dopuszczenia Zastosowanie Kliknij, aby edytowad format tekstu konspektu Drugi poziom konspektu Trzeci poziom konspektu Czwarty poziom konspektu

74 Mostek cieplny w strefie cokołowej muru Kliknij, aby edytowad format tekstu konspektu Drugi poziom konspektu Trzeci poziom konspektu Czwarty poziom konspektu Piąty

75 Termowizyjne zdjęcie mostka cieplnego w narożniku Przebarwienie, wykwity grzybów i Krytyczna temperatura pleśni powierzchni w części cokołowej

76

77 Materiały termoizolacyjne

78 Ściany ocieplone zostały najlepszym materiały izolacyjnym do ścian Specjalny szary styropian z dodatkiem grafitu oraz zastosowano specjalną technologię klejenia z likwidację mostów termicznych na połączeniach między płytowych.

79

80

81

82 Izolacja podłóg na gruncie

83 Pianka PIR materiał o najlepszych parametrach izolacyjnych

84 PIR: Na podłogi na gruncie zastosowano materiał o najlepszych aktualnie parametrach izolacyjnych

85 Łamacze światła

86 Łamacze światła - zadania

87 Łamacze światła - zadania

88 Pompa ciepła Jako źródło ciepła i chłodu

89

90 Energochłonnośd budynku w porównaniu

91 Porównanie zużycia energii w budynku spełniającym wymagania prawne oraz pasywnym Typ budynku Szkoła zgodnie z minimalnymi wymaganiami prawnymi na węgiel EKc.o. na ogrzewanie i wentylację EK Cool. na chłodzenie Energia pierwotna EK EK c.w.u. na ciepłą wodę EK L na oświetlenie EK pom energia pomocnicza EP [kwh/rok] [kwh/rok] [kwh/rok] [kwh/rok] [kwh/rok] [kwh/rok] 84170, , , , ,00 Koszty WT ,50 829,4 8730, ,2 3158, ,50 Szkoła o pasywnej charakterystyce energetycznej 2309, , , , , ,00 Koszty szkoły pasywnej Zmniejszenie zużycia energii 97% -90% 96% 57% 50% 88% Zmniejszenie kosztów eksploatacji Zmniejszenie kosztów eksploatacji % -90% 86% 57% 50% 70%

92

93 First Zero Energy School in Poland? In community Stoszowice EU = 3,16 kwh/m2year, EK = 0,92 kwh/m2year

94 Spełnienie wymagao szczegółowych opisanych w PFU doprowadziło ostatecznie do wybudowania budynku zero energetycznego

95 Zdążyliśmy szkoła została otwarta na czas.

96

97

98